(57)【要約】  本発明は、送信機（２）の位置に関する情報の一端を決定するための装置（１）に関し、装置（１）は、アンテナ装置（３）とデータ処理装置（５）とを備える。前記アンテナ装置（３）は、前記送信機（２）から発せられた信号を受信し、前記アンテナ装置（３）の空間的に異なる受信感度のセットに関連する、際立った指向特性を備える。前記際立った指向特性は、空間的な検出領域（６）に関連付けられた感度の最小値を備える。前記データ処理装置（５）は、前記検出領域（６）に対する前記送信機（２）の前記位置に関して、前記際立った指向特性を有する前記アンテナ装置（３）から受信した前記信号を評価する。さらに、本発明は、対応する方法に関連する。【選択図】図１
2019509479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの送信機（２）の位置に関する情報の少なくとも一端を決定するための装置（１）であって、
アンテナ装置（３）とデータ処理装置（５）とを備え、
前記アンテナ装置（３）は、前記送信機（２）から発せられた信号を受信するように構成され、
前記アンテナ装置（３）は、少なくとも１つの際立った指向特性を備え、
前記際立った指向特性は、前記アンテナ装置（３）の空間的に異なる受信感度のセットに関連し、
前記際立った指向特性は、空間的な検出領域（６）に関連付けられた少なくとも１つの感度の最小値を備え、
前記データ処理装置（５）は、前記検出領域（６）に対する前記送信機（２）の前記位置に関して、少なくとも前記際立った指向特性を有する前記アンテナ装置（３）から受信した前記信号を評価するように構成される、装置。
【請求項２】
請求項１に記載する装置（１）であって、
前記アンテナ装置（３）は、いくつかの異なる指向特性を備え、
前記指向特性はそれぞれ、前記アンテナ装置（３）の空間的に異なる受信感度のセットに関係し、
前記装置は、制御装置（４）を備え、
前記制御装置（４）は、前記送信機（２）から発せられた信号を受信するためにいくつかの指向特性を切り替えるように構成される、装置。
【請求項３】
請求項２に記載する装置（１）であって、
前記制御装置（４）は、前記アンテナ装置（３）の前記指向特性の１つとして、少なくとも１つの比較指向特性を切り替えるように構成され、
前記比較指向特性は、前記空間的な検出領域（６）に関連付けられた少なくとも１つの感度の最大値を備え、
前記データ処理装置（５）は、前記比較指向特性を有する前記アンテナ装置（３）から受信した前記信号を出発点として、前記検出領域（６）に対する前記送信機（２）の前記位置に関する前記情報をチェックするように構成される、装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載する装置（１）であって、
前記データ処理装置（５）は、前記検出領域（６）に対する前記送信機（２）の前記位置に関して、異なる時間に前記アンテナ装置（３）から受信した信号を評価するように構成される、装置。
【請求項５】
請求項４に記載する装置（１）であって、
前記装置（１）は、データストレージ（９）を備え、
前記データ処理装置（５）は、異なる時間に受信した信号に関連付けられたデータを、前記データストレージ（９）に格納するように構成され、
前記データ処理装置（５）は、前記送信機（２）が前記検出領域（６）の範囲内に位置する、及び／又は、前記検出領域（６）を通過する時間を、前記データストレージ（９）に格納された前記データから構築するように構成される、装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載する装置（１）であって、
前記際立った指向特性は、異なる空間的な検出領域（６、６´）に関連付けられたいくつかの感度の最小値を備える、装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載する装置（１）であって、
前記装置は、信号処理装置（７）を備え、
前記信号処理装置（７）は、前記アンテナ装置（３）から受信した前記信号を処理し、前記受信した信号の場の強さのそれぞれの振幅値を構築するように構成される、装置。
【請求項８】
請求項７に記載する装置（１）であって、
前記信号処理装置（７）は、前記受信した信号の前記場の強さの振幅値としてそれぞれの反転された「受信信号強度」（ＲＳＳＩ）値を生成するＲＦＩＤリーダである、装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載する装置（１）であって、
前記装置（１）は、信号源（８）を備え、
前記信号源（８）は、励起信号を生成するように構成され、
前記アンテナ装置（３）は前記励起信号を放射するように構成される、装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載する装置（１）であって、
前記検出領域（６）が平面である、装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載する装置（１）であって、
前記アンテナ装置（３）は、マルチビームアンテナとして実装される、装置。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載する装置（１）であって、
前記アンテナ装置（３）は、いくつかのアンテナ素子（１０）を備える、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載する装置（１）であって、
前記アンテナ装置（３）は２つのアンテナ素子（１０）を備え、
前記制御装置（４）は、偶モードと奇モードとで、前記２つのアンテナ素子（１０）を交互に切り替えるように構成される、装置。
【請求項１４】
請求項２ないし請求項１３のいずれかに記載する装置（１）であって、
前記アンテナ装置（３）は給電ネットワーク（１１）を備え、
前記給電ネットワーク（１１）は、前記アンテナ装置（３）の異なる指向特性を生じさせるように構成される、装置。
【請求項１５】
検出領域（６）に対する送信機（２）の位置に関する情報の一端を構築するための方法であって、
アンテナ装置（３）の際立った指向特性を伴って前記送信機（２）から発せられる信号を受信し、
前記際立った指向特性は、前記検出領域（６）で信号を受信するための感度の最小値を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの送信機の位置に関する情報の少なくとも一端を決定するための装置に関する。さらに、本発明は、検出領域に対する送信機の位置に関する情報の一端を構築するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
物流や生産技術の分野では、対象物の識別を可能にするための無線中継装置（ｒａｄｉｏ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ）（“無線周波数識別”（ＲＦＩＤ）中継装置又はＲＦＩＤタグ）がより頻繁に使用される。これらの中継装置は（ここで、およびＲＦＩＤ中継装置についての代わりの言葉として後で使用する）、励起信号の形で無線周波数電磁場によって励起させなければならないので、通常は受身である。無線中継装置は、エネルギー生産に対してこの信号を使用し、励起に応答して、変調信号をＲＦＩＤリーダ（ＲＦＩＤリーダ又は、以下では、単なるリーダが代わりの言葉である）に戻す。応答信号は、リーダによって評価することができる中継装置の情報を含む。対象物が中継装置を経て明確に識別され、割り当てられることを意味する。
【０００３】
ＲＦＩＤ中継装置は、とりわけ、商品のフロー制御又はワークピースに適用される。従って、運輸経路に沿って特定の位置で読み取られることが重要である。例えば、コンベヤーベルトは、その速度に関して又はこれによって停止することができ、認証された人のためにドアが自動的に開き、又は対象物の輸出入を検査することができる。
【０００４】
一般に、いくつかの対象物は、中継装置がほとんど同時に読み取られるようにお互いに並べて配置される。特定の位置に特定の中継装置を関連付けることは、その結果として、いつも保証されるわけではなく、中継装置が混乱させられる可能性がある。しかしながら、対象物のフロー制御に対して、事前決定された場所における明確な識別は、必要とされる。したがって、２つのデータをいつも構築する必要がある。すなわち、対象物を識別すること、及び、対象物の位置又は少なくとも選択された位置が対象物によって取得され若しくは通過する時点の位置を識別することである。
【０００５】
通過ゲートや輸送ユニットにおいて使用されるような現代のシステムは、しばしば１ないし４つの端末（いわゆるポート）を有するＲＦＩＤリーダで構成され、それぞれに１つのアンテナを接続することができる。無線周波数励起信号は、そのアンテナ又はそれぞれのアンテナを使用して送信され、ＲＦＩＤ中継装置の応答信号は受信される。
【０００６】
単一の端末だけを有するＲＦＩＤリーダにおいて、しばしば単一の送信アンテナから構成されるアンテナが接続される。これは、中継装置を検出することができるが、明確な指向性情報が構築されない。
【０００７】
いくつかのポートを有するＲＦＩＤリーダにおいて、アンテナ素子のような単一の送信アンテナから構成されるアンテナはポートごとに接続される。アンテナ間の切り替えは、一般に、さらなる評価のために、ポートに適用される信号を供給することによって、リーダ内で連続して実行される。中継装置の位置が、アンテナの空間的な分布から推定される。しかしながら、指向性情報はとても不正確または不明瞭である。さらに、アンテナを分配することは、広いスペース要件、及び、結果として高いインストールの複雑さを必然的に伴う。
【０００８】
ＵＨＦ範囲（「８６０ＭＨｚから９６０ＭＨｚでのＥＰＣ無線周波数識別プロトコル  クラス１  第２世代  ＵＨＦ  ＲＦＩＤ通信プロトコル」準拠した広域使用のための８６０ＭＨｚから９６０ＭＨｚまでの周波数範囲）において、フロー制御について潜在的な解決策は、低周波範囲のアンテナを使用することである。これは、アンテナまでの距離が短い、特にそれから数センチメーターだけの距離に配置されるＲＦＩＤ中継装置だけを検出することができる（例えば、参考文献［１］、［２］参照）。同じものを設置するとき、認識される中継装置がとても短い距離でアンテナを通過することに留意しなければならない。これは、中継装置を識別し、そのフローを制御するために構築された処理に介入する必要があるかもしれない。
【０００９】
代わりに、ＲＦＩＤ中継装置とＲＦ範囲についてのＲＦＩＤリーダ（周波数１３．５６ＭＨｚ“１３．５６ＭＨｚでのＥＰＣ無線周波数識別プロトコルＥＰＣクラス１  ＨＦ  ＲＦＩＤエアインタフェースプロトコル”）とは、電子的な支払処理のように、近接場のアプリケーションで一般に使用されるかもしれない。範囲は、ここでは、数センチメートルに限定されている。さらに、特別な無線ＲＦＩＤ中継装置が必要とされる。従来のＵＨＦ−ＲＦＩＤ中継装置を既に備える対象物は、ゲートを通り過ぎるときのように、サプライチェーンに沿って検出されるために、ＲＦ−ＲＦＩＤ中継装置のようなものを、さらに携帯しければならない。これは、より高い費用と、より大きな物流複雑性とを必然的に伴う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の根底にある目的は、対象物が事前決定された位置を通過するか否か、及び、好ましくは、対象物が事前決定された位置を通過するときを認識することができ、少なくとも部分的に、従来技術の不利な点を回避する装置および方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的は、少なくとも１つの送信機の位置に関する情報の少なくとも一端を決定するための装置によって達成される。したがって、装置は、アンテナ装置とデータ処理装置とを備える。アンテナ装置は、送信機から発せられた信号を受信するように構成される。アンテナ装置は、少なくとも１つの際立った又は優れた指向特性を備え、したがって、際立った指向特性は、アンテナ装置の空間的に異なる受信感度のセットに関連する。際立った、代わりに「特別な」又は「選択された」も記載される、指向特性は、空間的な検出領域に関連付けられた少なくとも１つの感度の最小値を備える。さらに、データ処理装置は、検出領域に対する送信機の位置に関して、少なくとも際立った指向特性を有するアンテナ装置から受信した信号を評価するように構成される。
【００１２】
本発明の装置は、際立った指向特性の少なくとも１つを有するアンテナ装置を備える。指向特性は、ここでは、空間的に異なる受信感度に関係する。ここで、指向特性を有するアンテナ装置は、異なる強度で異なる空間領域から信号を受信することを意味する。際立った指向特性の場合、空間的な検出領域には、受信した信号に関する最小値の存在が提供される。これは、この検出領域の範囲内に位置する送信機の信号がとても弱い又はほとんどアンテナ装置によって受信されないことを意味する。送信機は、同一の出力パワーを有する信号を送信し、検出領域を通過するとき、受信した信号の場の強さは、かなり減少する又はほとんどゼロに近似されるだろう。したがって、データ処理装置は、送信機が検出領域に関する位置として受信した信号を評価するように構成される。最も簡単な場合、受信した信号の場の強さの最小値は、検出領域の範囲内に位置する。場の強さが増大するにつれて、送信機は検出領域の外側に位置する。
【００１３】
位置を構築するために、一実施の形態において、送信機が検出領域を通過する時点は、信号の振幅において減少および十分な増加から構築されるように、履歴データ、すなわち格納された測定値を使用して提供される。
【００１４】
一実施の形態において、アンテナ装置は、いくつか（少なくとも２つ）の異なる指向特性を備え、指向特性はそれぞれ、アンテナ装置の空間的に異なる受信感度のセットに関係する。１つの指向特性は、ここでは、言及された感度の最小値を有する際立った指向特性である。さらに、装置は、送信機から発せられた信号を受信するために指向特性を切り替えるように構成される制御装置を備える。
【００１５】
特に、一実施の形態において、制御装置も際立った指向特性を切り替える。
【００１６】
代わりの実施の形態において、アンテナ装置は指向特性を１つだけ備え、この場合も、際立った指向特性がある。
【００１７】
以下の実施の形態は、際立った指向特性から離れて存在する別の指向特性に言及する。
【００１８】
この実施の形態では、制御装置は、少なくとも１つの比較指向特性を切り替えるように構成される。比較指向特性は、したがって、空間的な検出領域において感度の最大値を備える他の指向特性である。この比較指向特性を有し、送信機が検出領域の範囲に位置するとき、送信機の受信した信号がより高い信号振幅を備え、送信機が検出領域の外側に位置するとき、より低い信号振幅を備える。最後に、データ処理装置は、比較指向特性を有するアンテナ装置から受信した信号を出発点として、検出領域に対する送信機の位置に関する情報をチェックするように構成される。実際に、送信機の位置を構築することは、際立った指向特性を有する測定された信号を使用して実行する。そして、その結果、比較指向特性を有する受信した信号を使用して調査される。これは、位置に関するそれぞれの状態が一致するかどうかを確認することを意味する。
【００１９】
一実施の形態において、データ処理装置は、検出領域に対する送信機の位置に関して、異なる時間にアンテナ装置から受信した信号を評価するように構成される。この実施の形態において、信号が異なる時間に受信され、信号の波形又はこれから構築されたデータが送信機の位置に関連するように評価される。例えば、挿入は、送信機が検出領域を通過するときに実行される。検出領域が感度の最小値に接続するので、この場合は、受信した信号の振幅が減少し、その後増加するという結果となる。これは、送信機が減少と増加の間検出領域の範囲内に位置しなければならない。
【００２０】
一実施の形態において、送信機は検出領域に対して一方側だけを移動する。一実施の形態において、移動の方向は、アンテナ装置のアンテナ素子が位置する軸と平行である。さらに、一実施の形態において、送信機が、検出領域の垂線上を動くように提供される。
【００２１】
送信機は、検出領域に対して既知の経路上だけを移動するとき、これは、信号の評価をより簡単にさせる。特に、送信機の移動によって生じる信号におけるシーケンスの変化は、指向特性について結論づける。上述の際立った指向特性の言及された形状について、振幅が増加し、その後振幅が減少するという結果となる。これは、送信機が同一の場の強さを有する信号を基本的にいつも送り出すことを必要とする。
【００２２】
１つのシナリオにおいて、別の送信機が言及された送信機に従う場合、別の送信機の信号が受信されることがあるが、最初に言及した送信機の後ろに空間的に位置するので、信号は異なる受信感度で受信される。結果として、最初の送信機について期待された値とは異なる、異なる信号の振幅を引き起こす。例えば、信号の振幅でジャンプするかもしれない。したがって、いくつかの送信機はその間で区別されるだろう。全体として本発明は、ここで記載された装置の配置および送信機の経路に関連する。
【００２３】
他の実施の形態において、送信機に関する情報データは受信した信号から構築される。この実施の形態は、例えば、ＲＦＩＤ中継装置が応答信号を有する識別データを送信するという事実を基礎としている。この実施の形態は、結果として、それ自身の信号によって識別されたそれぞれの送信機によって異なる送信機からの信号間を分離できる。
【００２４】
一実施の形態は、データストレージを備える装置を備える。データ処理装置は、ここでは、異なる時間に受信した信号に関連付けられたデータを、データストレージに格納するように構成される。さらに、データ処理装置は、送信機が検出領域の範囲内に位置し、及び／又は、検出領域を通過する時間を、データストレージに格納されたデータから構築するように構成される。すでに述べたように、信号の振幅の波形についてのパターンは以下の通りである。すなわち、振幅が減少し、最小値に達すると、振幅が増加する。これは、受信最小値が１つしかない場合に適用される。送信機の速度が一定であると推定すると、通過時間も推定される。
【００２５】
一実施の形態は、際立った指向特性が、異なる空間的な検出領域に関連付けられたいくつかの感度の最小値を備える。この実施の形態において、複数の感度の最小値のための指向特性は、異なる検知領域を監視することを可能にする。したがって、一方で、送信機の位置が、より精確に位置づけられ、すなわち、例えば、２つの検出領域の間に位置づけられるだろう。さらに、送信機の位置の状態は、これによって変化しうる。これは、特に、異なる時間で受信した信号の評価に関連して実行される。
【００２６】
一実施の形態において、装置は信号処理装置を備える。したがって、信号処理装置は、アンテナ装置から受信した信号を処理し、受信した信号の場の強さのそれぞれの振幅値を構築するように構成される。受信した信号の評価は、値だけがそれぞれの信号に関連付けられているので、この実施の形態をより簡単に使用することができる。したがって、データ処理装置は、受信した信号の振幅値を対応して処理するように構成される。
【００２７】
一実施の形態は、受信した信号の場の強さの振幅値として「受信信号強度」値を生成するＲＦＩＤ読み取り装置である信号処理装置を備える。
【００２８】
代わりの又は更なる実施の形態において、送信機の識別を可能にするデータは、受信した信号からも構築される。
【００２９】
一実施の形態において、装置は励起信号を生成するように構成された信号源を備える。アンテナ装置は励起信号を放射するように構成される。したがって、一実施の形態において、信号源は信号処理装置の一部であり、代わりの実施の形態において、別の構成要素である。一実施の形態において、特に、信号源はＲＦＩＤリーダとして実装される信号処理装置に属する。
【００３０】
一実施の形態は、検出領域が平面であることを備える。一実施の形態において、検出領域は、特に一平面を拡張する。ここで、送信機が平面を通過するかどうかを認識する。
【００３１】
一実施の形態において、アンテナ装置はマルチビームアンテナとして実装される。マルチビームアンテナは、ビーム又はメインビームによってそれぞれ特徴付けられる異なる指向特性を備える。これらのビームは、少なくとも部分的に、空間内で異なって方向づけられ、異なる空間領域が異なる受信感度で測定される。
【００３２】
一実施の形態は、アンテナ装置がいくつかのアンテナ素子を備える。一実施の形態において、アンテナ素子は、パッチアンテナの構成要素であり、代わりの実施の形態において、識別されたダイポールアンテナである。
【００３３】
一実施の形態において、アンテナ装置は２つのアンテナ素子を備える。したがって、制御装置は、偶モード（ｅｖｅｎ  ｍｏｄｅ）と奇モード（ｏｄｄ  ｍｏｄｅ）とで、２つのアンテナ素子を交互に切り替えるように構成される。一実施の形態において、２つのアンテナ素子は、基本的に同一に構成され、結果として、受信した信号に関して同一の特性を備える。アンテナ素子の異なる供給は、それぞれ異なる指向特性を生じる。
【００３４】
一実施の形態において、偶モードにおいてアンテナ素子を供給するとき、２つのアンテナ素子の間の接続軸の平面垂線において感度の最大値が生じる。奇モードでの供給は、接続軸の平面垂線において、最小値又はゼロを有する指向特性を生成する。
【００３５】
結果として、一実施の形態において、それぞれの平面が検知領域の範囲内に位置するようにアンテナ素子を配置するように提供される。これは、同じときに奇モードの供給の場合に生じる指向特性が際立った指向特性であり、偶モードの供給の場合に生じる指向特性が比較指向特性であることを必然的に伴う。
【００３６】
一実施の形態は、給電ネットワークを備えるアンテナ装置が提供される。したがって、給電ネットワークは、アンテナ装置の異なる指向特性を生じるように構成される。これは、信号の送信と受信の両方ともに関連する。一実施の形態において、給電ネットワークは、特に、それぞれの指向特性について受信した信号を出力するように構成され、いくつかの指向特性を有するアンテナ装置が同時に信号を受信することを意味する。
【００３７】
さらに、本発明の目的は、検出領域に対する送信機の位置に関する情報の一端を構築するための方法によって達成される。方法は、送信機から発する少なくとも１つの受信した信号を備える。これは、アンテナ装置の際立った指向特性で実行される。したがって、際立った指向特性は、検出領域で信号を受信するための感度の最小値を備える。
【００３８】
装置の実装は、方法によって実現することができ、それぞれの説明が同様に適用される。これは、反対の場合にも適用され、方法は装置によって実現することもできる。
【００３９】
実装に依存して、本発明は、中継装置を固定された特定の方向に関連付けるための方法を可能にする。一実施の形態において、方法は空間的に切り替え可能な指向特性を有するマルチビームアンテナとＲＦＩＤリーダとの組み合わせを基礎とし、識別された中継装置にＲＳＳＩ値を提供する。
【００４０】
特に、別の発明装置及び発明方法を実装及び開発する複数の方法がある。ここでの参照は、一方で、請求の範囲になされ、他方で、図面に関連する以下の実施形態の説明がなされる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明の装置とそれらのアプリケーションの概略図を示す。
【図２】図２は、アンテナ装置の２つのアンテナ素子とそれぞれの指向特性の概略図を示す。
【図３】図３は、図２のアンテナ素子を記載するための座標系を示す。
【図４】図４は、図２の２つのアンテナ素子が偶モードと奇モードになる指向特性の説明図を示す。
【図５】図５は、図２のアンテナ素子を有するアンテナ装置に関する送信機の位置を決定することの概略図を示す。
【図６】図６は、図５の配置における受信した信号の振幅の波形の概略図である。
【図７】図７は、ノイズ重畳を有する図６の波形を示す。
【図８】図８は、信号対雑音比ρで推定された入射角θの標準偏差√Ｖａｒ（θ）の依存性を示す。
【図９】図９は、本発明のほかの実施形態の概略図を示す。
【図１０】図１０は、給電ネットワークの例としてリングカプラーの機能図を示す。
【図１１】図１１は、第３のモードで３つのアンテナ素子を使用するとき、受信した信号の振幅の波形の概略図を示す。
【図１２】図１２は、３つのアンテナ素子を有するアンテナ装置についての雑音で構築された入射角θの標準偏差の依存性の図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、本発明装置１のアプリケーションを示し、特に、送信機２が検出領域６を通過するかどうか及び通過するときを示すことができる。
【００４３】
ここで、装置１は、少なくとも際立った指向特性を有するアンテナ装置３を備える。指向特性は、信号を受信するためのアンテナ装置３の感度の空間的な分布に関連し、この場合、特に送信機２から発する。
【００４４】
図示した実施の形態では、アンテナ装置３はいくつかの指向特性を備える。例えば、ネットワーク１１を介して制御装置４によって制御された３つのアンテナ素子１０がある。一実施の形態では、アンテナ装置３はパッチアンテナである。代わりに、アンテナ素子１０はダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、モノポール型アンテナ、チップアンテナ又はループアンテナである。指向特性の１つは、際立った指向特性であり、すでに述べたように、検出領域６が関連付けられる。
【００４５】
代わりの図示していない実装において、アンテナ装置３は、単に指向特性だけを備え、その結果として、際立った指向特性も備える。いくつかの切り替え可能な指向特性を有する図示した実施の形態が以下に記載されるだろう。
【００４６】
給電ネットワーク１１は、励起信号を送信するため又は送信機２から発せられる信号を受信するために異なる指向特性への切り替えが提供される。この例で、給電ネットワーク１１は、バトラーマトリックス（代わりの実施の形態において、固有モードネットワークが使用される）の実現を示し、個々の指向特性で受信されるような信号の出力に利用される。指向特性の切り替えは、切り替えした指向特性で受信した信号が評価に提供されるか、特別に評価されることを意味する。図示していない他の実装において、指向特性を切り替えることはそれぞれの切り替えられた指向特性がアンテナ装置３で直接的に実行することによって現れることを意味する。すなわち、アンテナ装置３が切り替えられた指向特性のみで信号を受信することができる。
【００４７】
受信した信号およびそれから生じるデータの処理は、データ処理装置５によって実行される。示された例では、データ処理装置５は信号処理装置７と接続されており、信号処理装置７は受信した信号の場の強さのそれぞれの振幅値を構築する。
【００４８】
送信機２がＲＦＩＤタグであるとき、信号処理装置７は、振幅値としていわゆる「受信信号強度」（ＲＳＳＩ）値を生成するように対応して構成される。他の付随する実装において、信号処理装置７は、識別特性または測定データのように、受信した信号から情報を抽出するように構成される。信号処理装置７は例えばＲＦＩＤリーダであるだろう。
【００４９】
図示していない実装の形態において、データ処理装置５自体は、受信した信号の振幅についての値を構築する。特に、この実装に関連するが、これとは独立して、一実施の形態において、データ処理装置５がアンテナ装置３の構成要素であり、その結果として、それに収容される。
【００５０】
ＲＦＩＤタグに基づく送信機２おけるアプリケーションについて、図示の実施の形態で、励起信号を生成する追加の信号源８がある。励起信号は、特定の指向特性を有するアプリケーションの場合に依存して、または、基本的に無指向性の様式で、アンテナ装置３を介して出力される。したがって、励起信号はいわゆる要求信号であり、ＲＦＩＤタグの形態における送信機２が、データ通信を設定するように要求され、該当する場合、それを介して送信機２が通信に必要なエネルギーを得る。励起信号を送信することについて、一の実施の形態では、重ね合わせが信号を送信することによって生じように、指向特性は結合される。反対に、給電ネットワーク１１は、既に言及したように、受信した信号について識別指向特性を分離することができる。
【００５１】
代わりの図示していない実施の形態において、信号源８は信号処理装置７の構成要素である。これは、先行技術において、ＲＦＩＤリーダの従来の実施の形態に対応し、それらの起動信号を生成する。
【００５２】
受信および送信信号として役立つアンテナ装置３によって、指向特性は感度の空間分布に関係するだけでなく、アンテナ装置３の送信特性にも関係する。
【００５３】
最後に、データ処理装置５は、送信機２の軌道上で格納されたデータについてデータストレージ９に接続する。送信機２が確立されたそれぞれの位置に関連する履歴データを使用して、送信機２の運動経路が構築され、例えば、いくつかの送信機があるとき、不明確さは除かれ、信号は送信機に関連付けられる。適切な妥当性の考察が、このために提供される。
【００５４】
選択された指向特性はここでは、送信機２が例で示すように移動する、検出領域６の垂直面を備える。したがって、送信機２はここでは、アンテナ素子１０と平行に、検出領域６に垂直に移動する。検出領域６の特性は、この空間領域におけるアンテナ装置３の感度が最小値であることである。装置１において、信号の最小値は、送信機２が関連付けられた検出領域６を通過するかどうかを決定するために使用される。これは、検出領域６において、送信機２がそこに位置するとき、アンテナ装置３によって受信される信号が全くないまたはとても弱い信号であることを意味する。
【００５５】
アンテナ装置３は、ここでは、３つの検出領域６、６´のすべてを備え、それぞれの受信最小値が位置し、送信機２が順々に通過する。中央の検出領域６の通過検出の信頼性をこれによって高めることができる。
【００５６】
測定の信頼性は、不正確さや曖昧さの測定が補償できるように、異なる感度と空間的な関連をそれぞれ備える異なる指向特性を設定する制御装置４によって、特に高められる。
【００５７】
一実施の形態において、アンテナ装置３は少なくとも１つの別の指向特性を備え、検出領域６において感度の最大値を示す。これは、この他の指向特性を有するアンテナ装置３が受信した信号にとても反応することを意味する。したがって、この実施の形態において、際立った指向特性や比較特性の信号は、測定精度を高めるために一緒に評価される。
【００５８】
2019509479.tif 000003
【００５９】
一般的に、マルチビームアンテナは、ｎ個のアンテナ素子１０（またはダイポールのような送信アンテナ）のセットから構成され、給電ネットワークに接続される（図１参照）。アンテナまたはアンテナ素子は、給電ネットワークのｎ個の出力のそれぞれに接続される。
【００６０】
2019509479.tif 000004
【００６１】
2019509479.tif 000005
【００６２】
図３は、３つの軸ｘ、ｙ、ｚと座標系の原点における参照点Ｒを有する座標系を示す。図示された例において、２つのアンテナ素子１０（ＡとＢ）はｘ軸に沿って配置される。Ａの観察点Ｖは、ｘ‐ｙ平面において方位角Φとｚ軸に対する仰角（余角）θによって記載される。次の領域は、ここで考慮される。すなわち、ｄΩ＝ｓｉｎθ＊ｄθ＊ｄΦである。
【００６３】
2019509479.tif 000006
【００６４】
2019509479.tif 000007
【００６５】
2019509479.tif 000008
【００６６】
2019509479.tif 000009
【００６７】
2019509479.tif 000010
【００６８】
2019509479.tif 000011
【００６９】
2019509479.tif 000012
【００７０】
2019509479.tif 000013
【００７１】
2019509479.tif 000014
【００７２】
2019509479.tif 000015
【００７３】
アンテナ素子１０（ダイポールのような）は、偶モード（１／√２と１／√２）又は奇モード（１／√２と−１／√２）のどちらかにおいて供給される。
【００７４】
マグニチュード（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）に関する限り、得られた指向特性がｘ‐ｚ平面について定性的な方法で図４に示される。偶モードについての指向特性１２は、実線によって示され、奇モードの指向特性１２については、破線によって示される。図示された指向特性は、特に固有モードから生じる。
【００７５】
偶モードで供給される場合、結果は、２つの同一であり、同じ指向性のアンテナ素子から形成される配列について垂直な最大値となる。最大値は、ｚ軸において又はθ＝０°の仰角（余角）に位置される。
【００７６】
しかしながら、奇モードにおいて、最小値又はゼロがこの時点で形成される。仰角（余角）θに対する勾配が、マグニチュードに関する限り、ゼロの環境で強く増加するので、ゼロ又はそれらに最も近い環境が、偶モードにおける最大値の環境と比較して狭い。
【００７７】
ゼロの方向からのアンテナ装置の配列に衝突する無線信号は、奇モードにおいて、その結果として、まれにしか受信されない又はほとんど受信されないだろう。一方、偶モードにおいて、受信した信号は最大値となる。入射角の方向は、したがって、偶モードや奇モードにおいて測定された信号レベルから推定される。
【００７８】
図５は、送信機２のようなＲＦＩＤ中継機を有する対象物がｘ軸に平行に等速（ｖ）で運ばれるシナリオを示す。アンテナ装置３の２つのアンテナ素子１０から形成されたアンテナ配列は、座標系の原点を中心とし、奇モードにおける受信感度のゼロは、ｚ軸θ＝０°に沿って生じるように方向付けられる。このゼロは、結果として、検出領域６である。アンテナ装置３に対する送信機２の位置に依存して、個別のモードの受信した信号は、入射角が時間の関数であるので、変化するだろう。
【００７９】
ｘ軸における中継装置の位置は、時間ｔに関連付けられるだろう。時間ｔ１における、すなわち検出領域６の前、および、時間ｔ２における、すなわち検出領域６を通過した後の２つの送信機２の位置が図示されている。ｚ軸に対するインシデント応答信号（送信機２から出発する矢印で示す）の角度としてそれぞれの入射角θが時間とともに変化する。
【００８０】
図６は、図５の配置の時間信号を例示的に示す。等速ｖでｘ軸（ｚ＝ｚ0）と平行に動く図５の送信機について時間ｔの関数として最大値に正規化された受信振幅の波形が示されている。２つのアンテナ素子はｘ軸に位置し、座標原点の中心、すなわちそれと等しい距離である。
【００８１】
送信機のような中継装置が異なる位置で読み込まれ、したがって、異なる時間（これは、中継装置が識別され、識別が認識されることを意味する）で、時間信号の分析は中継装置が方向θ＝０°に位置するとき、および、特定の位置で、すなわち検出領域で、運搬経路に沿って時間を決定することができる。
【００８２】
奇モードにおいて受信した信号（破線）は、検出領域を通過するこの時間で最小であり、一方、偶モードにおいて最大である（実線）。したがって、中継装置は、後の中継装置の信号が偶モードまたは奇モードの両方で受信されるので、検出領域を通過するこの時間に、送信される後の中継装置と区別することができる。方向θ＝０°から応答し、偶モードのみ信号を受信できる中継装置は、結果として、選択された中継装置である。これは、例えばコンベヤーベルトまたはゲートを通過するときの対象物の流れを制御し、確認するために使用される。
【００８３】
仰角（余角）θ＝０°を有する平面に沿って中継装置が位置するときの時間が、代わりに偶モードから読み込まれる。送信機によって送信された信号は、最大の振幅でこの位置で受信される。
【００８４】
しかしながら、実用化のために、重畳ノイズによって生じた不安定な状況に留意すべきである。図７は、ρ＝２０ｄＢの信号対雑音比を出発点とする重畳ノイズを有する偶モード（実線）と奇モード（破線）における図６の受信した信号の波形を示す。
【００８５】
偶モードにおいて幅広い放射ビームのために、雑音は検出領域において信号の最大値でより強い効果を有し、最大値を検索するときに、不安定性がより増加する。奇モードにおいてより狭い最小値のために、重畳されたノイズの場合に、同じものが低い不安定性で見つけられる。
【００８６】
これを図示するために、図８は、図５による設定についての信号対雑音比の変化について構築された入射角θの構築された標準偏差を例示的に示す。信号対雑音ρ（ｘ軸にｄＢで図示した）が増加するにつれて、奇モード（破線）における最小値の検索するときの不安定性が急速に減少し、一方で、偶モード（実線）における最大値の検索は、高い信号対雑音比ρを有するより高い不安定性をかなり示す。したがって、角度（°）における入射角θの推定角度の標準偏差√Ｖａｒ（θ）は、ｙ軸に表示されている。したがって、この例では、中継装置が３ｍ／ｓの等速で動く。標準偏差は、信号対雑音比の値ρごとに１００００以上の試験値で構築される。ここでｚ0＝５ｍである。
【００８７】
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【００８８】
２つのアンテナ素子１０を有する本発明の装置１の可能な実装を図９に示す。２つのアンテナ素子１０（ＡとＢによって記載される）のアンテナ配列が給電ネットワーク１１として固有モードに接続される。給電ネットワーク１１の入力（ＣとＤによって記載される）は、無線周波数信号スイッチを介して選択的である。スイッチの入力は、この場合、信号処理装置７として供給されるＲＦＩＤリーダと接続される。したがって、ＲＦＩＤリーダは信号源８も含み、そのため、ＲＦＩＤリーダは励起信号を中継装置に備え、その応答信号を評価する。給電ネットワーク１１の入力の切り替えは、アンテナ装置３の一部である場合に制御ロジック１３を使用して行われる。給電ネットワーク１１の入力ＣとＤは、信号処理装置７の励起信号としてＲＦ信号に対して入力される。さらに、アンテナ素子１０によって受信した信号についての出力がある。したがって、指向特性、すなわち偶モードまたは奇モードのいずれかが、それぞれの入力に関連付けられ、切り替えは２つの指向特性の間で変更できる。
【００８９】
中継装置を読み込み、その結果、信号を受信することは、制御装置４を介して制限され、制御ロジック１３を実行する。図示された実装において、中継装置の信号が偶モードまたは奇モードにおいて交互に読み込まれる。受信した信号の振幅についての値としてＲＦＩＤリーダ７によって利用可能にさせるＲＳＳＩ値により、偶モードおよび奇モードの関連付けられた時間信号は、それぞれの中継装置について構築しうる。それぞれの中継装置がｚ軸θ＝０°を交差するときの時間が、データ処理装置５で構築される。ある実施の形態において、データ処理装置５は特に受信した信号の入射角を構築する。
【００９０】
データ処理装置５も、ここでは、アンテナ装置３の構成要素である。ここでは図示していない他の実施の形態において、制御装置４もアンテナ装置３の一部である。そのため、この実施の形態において装置１は、２つの要素からなる。すなわち、アンテナ装置３とＲＦＩＤリーダ７である。
【００９１】
制御ロジック１３と、制御装置４と、データ処理装置５の分離は、ここでは、その機能に関連することを理解する。異なる実装は実現されるかもしれない。
【００９２】
給電ネットワーク１１として固有モードの１つの実装が２つのアンテナ素子（アンテナＡとアンテナＢ）から成る図２のアンテナ配列について図１０に示される。１つの実装において、これはリングカプラー（ラットレースカプラー）であり、ポート供給（すなわち、図９にしたがってＲＦＩＤリーダの方向における給電ネットワークのそれぞれの入力であり、ここでは奇モードについてのＣおよび偶モードについてのＤによって参照される）に依存して、偶モードまたは奇モードを利用可能にさせる。このようなリングカプラーは特に固有モードネットワークを表現する特に使用される。
【００９３】
固有モードを供給する原理は、いくつかのアンテナ素子の配列に適用しうる。
【００９４】
図１１は、３つのアンテナ素子（図１参照）を備えるアンテナ装置の信号を示す。３つのアンテナ素子は、ｘ軸上に位置し、座標原点を中心とする。３つのモードは参照しうる。時間信号（時間ｔはｘ軸上であり、ｔ＝０が検出領域を通過する点であり、ｙ軸の最大値に正規化された受信振幅を有する）は、ここでは、ノイズによって重畳されることで図示される。信号対雑音比はρ＝２０ｄＢである。
【００９５】
偶モード（実線）において、３つすべてのアンテナ素子が同相で供給される。したがって、対応する指向特性が、角度θ＝０°で最大値を示し、両側で減少する。
【００９６】
奇モード（長い破線）において、２つの外側の素子は逆位相で、同一の振幅で供給される。結果は、横方向の最大値まで増加する最小値又はゼロであり、偶モードの最大値よりもより小さく、角度θ＝０°の軸に沿って、その後再び減少する。
【００９７】
第３のモード（短い破線）において、それぞれの隣接する素子は逆位相で供給される。放射図において、ｚ軸の周辺に対称的に２つのゼロを結果として有し、角度θ＝０°の領域周辺に小さな最大値を有する。２つのゼロは横方向に増加する。
【００９８】
結果は、ここでは、上半面ｚ≧０に制限される。
【００９９】
第３のモードの２つの追加されたゼロを使用して、中継装置がｚ軸を通過するときの時間の位置が、２つの素子配列と比較するときに重畳ノイズでより精確に決定しうる。妥当性の理由から、奇モード信号における最小の推定時間は、第３のモードの信号における最小値についての時間の間、生じなければならない。
【０１００】
さらに、３つの素子配列において、より大きな開口部のために、奇モードにおけるゼロは、２つの素子配列よりもよりシャープであり、アンテナ素子間の同一の距離が、ここでは、必要とされる。
【０１０１】
2019509479.tif 000017
【０１０２】
中継装置は、ここでは、構築された値に対して等速ｖ＝３ｍ／ｓでｘ軸（ｚ＝ｚ0）と平行に動く。アンテナ素子はｘ軸に位置され、座標原点の周囲の中央である。標準偏差は、ρ値ごとに１０，０００以上の試験値で構築された。さらに、ｚ0＝５ｍである。
【０１０３】
奇モードと第３のモードの組み合わせが、２つの素子配列の奇モードよりも小さい標準偏差を示すことを、２つの素子又は３つの素子配列の間の分散の比較は示す。
【０１０４】
１３ｄＢ以下の信号対雑音比を有し、３つの素子配列の奇モードは、２つの素子配列の奇モードよりも高い標準偏差となる。３つの素子配列において、ρの値が増加するにつれて、奇モードの標準偏差は、奇モードと第３のモードとの組み合わせから生じる標準偏差に近似する。これは、入射角を推定する時の不確実性と、その後の期待値の周辺を分散が減少するためである。奇モードの時間信号における最小値が第３のモードの最小値間に生じない確率は、減少している。
【０１０５】
本発明は、１つの実施形態を使用して以下に要約される。すなわち、送信機のような中継装置がマルチビームアンテナの少なくとも１つの受信モードの時間信号において、最小値の検索に基づいて検出される。
【０１０６】
受信した信号についてＲＳＳＩ値を提供するＲＦＩＤリーダを使用するとき、次の利点が生じる。
【０１０７】
マルチビームアンテナに適用しうるコンピュータ装置を使用するとき、マルチビームアンテナとＲＦＩＤリーダとの間の単一のＨＦ経路は、特定の方向の中継装置の検出に十分である。これにより、出力及び／又は入力として１つのポートだけ備えるＲＦＩＤリーダを使用できる。これらはいくつかのポートを有するＲＦＩＤリーダよりも安価である。
【０１０８】
さらに、この実施の形態において、切り替えて位置を決定することがマルチビームアンテナ自身によって機能的にカバーされるので、切り替え又はコンピューティングのために更なる基盤要素を必要としないという利点がある。
【０１０９】
アンテナ素子の数や固定モードの数は、期待されたように選択でき、ＲＦＩＤリーダに依存しない。素子の数の増加で、よりシャープなゼロが生じ、妥当性のチェックが実行される。したがって、重畳ノイズによって生じる不安定性は減少するだろう。
【０１１０】
しかしながら、これは受信した信号の信号強度についての値を提供する他の信号処理装置について例示的に適用する。
【０１１１】
例えば、ＲＦＩＤ中継装置を検出するための従来技術において使用される低周波アンテナとは反対に、以下の利点がある。
【０１１２】
マルチビームアンテナの形のアンテナ装置は、低い範囲に制限されないので、より柔軟に位置づけされる。したがって、マルチビームアンテナは、異なるシナリオで使用される。
【０１１３】
さらに、ＲＦＩＤリーダのより小さい送信電力で十分である。
【０１１４】
出願の技術分野は、例えば、輸入又は輸出品のフロー制御における物流若しくは生産分野又は例えば、荷物を仕分けする分野である。特に、フロー制御は、コンベヤーベルトや輸送乗物のような輸送手段においても可能である。さらに、出願は、自動アクセス制御、病院での身元確認やスループット速度としての速度を決定することに関連する。
【０１１５】
いくつかの態様が装置の文脈において記載されたが、これらの態様は、また対応する方法の記載を表すことは明らかであり、ブロックまたは装置の要素は、それぞれの方法ステップまたは方法ステップの特徴に対応する。同様に、方法ステップの文脈において記載された態様は、対応する装置の対応するブロックまたは項目または構成の記載を表す。いくつかのまたは全ての方法ステップは、たとえば、マイクロプロセッサ、プログラム可能なコンピュータ、または電子回路のようなハードウェア装置によって（またはそれを用いて）実行することができる。いくつかの実施形態において、最も重要な方法ステップのいくつか又は数個は、この種の装置によって実行することができる。
【０１１６】
特定の実施要求に従い、本発明の実施形態は、ハードウェアにおいてまたはソフトウェアにおいて実施することができる。実施は、その上に格納される電子的に読取可能な制御信号を有し、それぞれの方法が実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと協働する（または協働することができる）、デジタル記憶媒体、たとえば、フロッピーディスク（登録商標）、ＤＶＤ、ブルーレイ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、またはフラッシュメモリを用いて実行することができる。それ故に、デジタル記憶媒体は、コンピュータ読取可能とすることができる。
【０１１７】
本発明に係るいくつかの実施形態は、本願明細書に記載された方法の１つが実行されるように、プログラム可能なコンピュータシステムと協働することができる、電子的に読取可能な制御信号を有するデータキャリアを備える。
【０１１８】
一般に、本発明の実施形態は、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で動作するとき、方法の１つを実行するために動作するプログラムコードによるコンピュータプログラム製品として実施することができる。
【０１１９】
プログラムコードは、例えば、機械読取可能キャリアに格納することができる。
【０１２０】
他の実施形態は、機械読取可能キャリアに格納された、本願明細書に記載された方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを備える。言い換えれば、発明の方法の実施形態は、それ故に、コンピュータプログラムがコンピュータ上で動作するとき、本願明細書に記載された方法の１つを実行するプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。
【０１２１】
発明の方法の更なる実施形態は、それ故に、本願明細書に記載された方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムをその上に記録されて備える、データキャリア（またはデジタル記憶媒体またはコンピュータ可読媒体）である。データキャリア、デジタル記憶媒体または記録された媒体は、通常は有形および／または不揮発性である。
【０１２２】
発明の方法の更なる実施形態は、それ故に、本願明細書に記載された方法の１つを実行するコンピュータプログラムを表す、データストリームまたは信号のシーケンスである。データストリームまたは信号のシーケンスは、データ通信接続を介して、たとえばインターネットを介して、伝送されるように構成することができる。
【０１２３】
更なる実施形態は、本願明細書に記載された方法の１つを実行するように構成されたまたは適合された、処理手段、たとえばコンピュータ、またはプログラマブルロジックデバイスを備える。
【０１２４】
更なる実施形態は、本願明細書に記載された方法の１つを実行するコンピュータプログラムがその上にインストールされた、コンピュータを備える。
【０１２５】
本発明に係る更なる実施形態は、本願明細書に記載された方法の１つを実行するコンピュータプログラムをレシーバに送信するように構成された、装置またはシステムを備える。送信は、例えば、電子的にまたは光学的に実行しうる。レシーバは、たとえば、コンピュータ、モバイル機器、記憶装置等とすることができる。装置またはシステムは、たとえば、コンピュータプログラムをレシーバへ送信するファイルサーバを備えることができる。
【０１２６】
いくつかの実施形態では、プログラミング可能な論理回路（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ、ＦＰＧＡ）を、本願明細書に記載された方法の機能の一部または全てを実行するために用いることができる。いくつかの実施形態では、フィールドプログラマブルゲートアレイは、本願明細書に記載された方法の１つを実行するためにマイクロプロセッサと協働することができる。一般に、方法は、好ましくはいかなるハードウェア装置によっても実行される。これは、コンピュータプロセッサ（ＣＰＵ）などの一般的に適用可能なハードウェア、又はＡＳＩＣなどの方法についての特定のハードウェア、又はＡＲＭ構造の形状のようなマイクロプロセッサであるだろう。
【０１２７】
上述された実施形態は、単に本発明の原理に対して示されたものである。本願明細書に記載された構成および詳細の修正および変更は、他の当業者にとって明らかであると理解される。それ故に、本願発明は、添付の特許クレームの範囲のみによって制限され、本願明細書の実施形態の記述および説明の方法によって示された特定の詳細によって制限されないことが意図される。
【０１２８】
参考文献
［１］  UHF RFID Low Range-Antenne (LoRa), data sheet, Kathrein company.
［２］  UHF RFID Ultra Low Range-Antenne, data sheet, Kathrein company.
［３］  C. Volmer et al., "An Eigen-Analysis of Compact Antenna Arrays and Its Application to Port Decoupling", IEEE transactions on antennas and propagation, vol. 56, no. 2, pp. 360 − 370, 2008.
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2019509479.tif 000027
【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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2019509479.tif 000031
2019509479.tif 000032
2019509479.tif 000033
2019509479.tif 000034
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